The Spacetime Metric
Seção 2Engenharia de fusão

A escada da rede

Universidade. · 2 min de leitura

O que propõe

Tratar a barreira de Coulomb como uma grandeza ambiental em vez de uma constante. Empacotar deutério num metal tão densamente que os próprios elétrons do metal cancelam parcialmente a carga entre os núcleos, depois fornecer um pequeno gatilho. A barreira não desaparece; a taxa de reação a uma dada energia sobe, por um fator que depende só de em qual sólido os núcleos estão. Essa única frase é a alegação institucionalmente mais sólida de todo este programa, e é o degrau por onde toda página de energia deveria passar.

Para quem éEngenheiros de materiais · Físicos nucleares

Por que a biblioteca sugere isto

Percorra os degraus que a equipe de Glenn realmente percorreu — carregar o metal, blindar a carga, disparar o feixe, ler os nêutrons — um passo de cada vez.

Antes de mexer em nada, o que você espera que aconteça?

É opcional e não há pontuação. O instrumento abaixo funciona igual, respondendo você ou não.

Um metal carregado com deutério é disparado com um feixe de fótons e nêutrons saem dele. Em que condições você espera que o combustível esteja enquanto isso acontece?

A campanha de Glenn, passo a passo

Esta é a experiência por trás dos dois artigos da Physical Review C, pela ordem em que realmente acontece. Carregue um metal com deutério até os núcleos ficarem nos vãos do cristal. Deixe os próprios elétrons do metal blindarem a carga entre eles. Dispare um feixe de fótons. Depois leia os nêutrons que saem de um combustível que nunca se mexeu. Percorra os cinco passos e veja a cadeia fechar-se.

Os cinco passos da campanha

Passo 1 / 5 — Carregar o metal

O metal carregado
A rede, o feixe e as energias de nêutron que os detectores leemÀ esquerda, um corte do metal carregado: átomos anfitriões numa grade quadrada com núcleos de deutério assentes nos vãos, e uma nuvem sombreada de elétrons do metal desenhada entre um par. Uma seta vinda da esquerda marca a chegada do feixe de fótons; um nêutron liberado sai de um deutério e atinge outro, que logo encontra um vizinho parado e emite o nêutron de fusão. À direita, um eixo logarítmico de energia reúne os grupos de nêutrons registados, e cada um aparece no passo que o produz.
    A regra de precisão que este instrumento cumpre: a blindagem aumenta a taxa de tunelamento ao baixar a barreira efetiva que o par enfrenta. Não baixa a lei de Coulomb nua, e nada aqui move a constante de Planck ou a constante de estrutura fina. O aumento é calculado a partir da energia de blindagem medida do anfitrião pelas mesmas funções que o explorador de blindagem desta página usa.Aqui nada se move sozinho. O desenho muda apenas quando você dá um passo.

    Aparelho no artigo

    Carrega-se deutério em titânio ou em érbio até os núcleos assentarem nos vãos do próprio cristal, com densidade de sólido e à temperatura ambiente. Não há aqui plasma nem ímã: são os átomos do metal que seguram o combustível onde ele está.

    O que este passo traz

    Deutério retido na rede
    1E22–1E23 por centímetro cúbico

    O que estes artigos relatam são reações, e a energia entrou como raios gama. O ganho líquido de energia é outra medição e ainda não foi feita. Um reator que devolvesse mais do que consome estaria queimando combustível, o que é uma frase à parte e um marco à parte.

    Âmbito: este instrumento desenha a cadeia publicada da campanha de 2020 e as energias que lhe estão associadas. Não calcula nenhuma seção eficaz, nenhum calor e nenhuma potência de saída.

    A equipe do NASA Glenn carregou érbio e titânio com deutério, atingiu as amostras com um feixe de bremsstrahlung de no máximo 2,9 milhões de elétron-volts, e mediu nêutrons de 2,45 MeV — a impressão digital da fusão deutério-deutério — repetidamente, a partir de combustível que nunca se move (Novel nuclear reactions in bremsstrahlung-irradiated deuterated metals, 2020). O programa em torno dessa medição, incluindo a revisão do painel de quatro membros cujo trabalho era atacá-la, está exposto em Lattice Confinement Fusion Overview (2020) e em linguagem simples para engenheiros em A New Way of Triggering Nuclear Fusion (2022), que dá a figura de carregamento que faz funcionar: cerca de dez elevado a vigésima terceira dêuterons por centímetro cúbico, nove ordens de magnitude mais denso que um plasma magneticamente confinado. O tamanho do efeito de blindagem não é um modelo, é medido num acelerador: no titânio a energia de blindagem é de cerca de 27 elétron-volts, no paládio cerca de 310, no óxido de paládio cerca de 600 — e a uma energia de bombardeio de 2,5 quiloelétron-volts, o óxido de paládio funde cerca de cem vezes mais frequentemente que a taxa de núcleo nu (Screening energy for low energy nuclear reactions in condensed matter, 2020). O relato da NASA e da Marinha sobre o mecanismo, comparado a uma mudança medida na meia-vida do berílio-7 quando enjaulado dentro de um fulereno, é Electron Screened and Enhanced Nuclear Reactions (2022).

    O experimento ou a construção

    O próximo degrau não é uma máquina maior, é uma série de materiais. As energias de blindagem de Kasagi foram medidas num punhado de hospedeiros. Ninguém rodou a varredura completa: carregue vinte hospedeiros e químicas de hospedeiro diferentes — metais, óxidos, ligas, filmes nanoestruturados — a uma estequiometria medida, dispare o mesmo feixe de dêuterons de baixa energia em cada um, e publique a energia de blindagem contra o material. A medição decisiva é a energia de blindagem em elétron-volts, por hospedeiro, com a razão de carregamento medida independentemente, plotada de modo que um engenheiro de materiais possa ler qual sólido usar para construir um reator. Esse gráfico não existe e é o documento faltante mais útil da área.

    Contexto da pesquisa

    O efeito está em dois artigos da Physical Review C com autoria da NASA, revisado por um painel convocado para desafiá-lo, e o levantamento de materiais por trás dele é escasso.

    Assuma esta ficha

    A medida que decide
    A medição decisiva é a energia de blindagem em elétron-volts, por hospedeiro, com a razão de carregamento medida independentemente, plotada de modo que um engenheiro de materiais possa ler qual sólido usar para construir um reator.
    Quanto custa começar
    Universidade.
    O engenheiro que forma
    Este é o cartão que faz o ponto que a tese não para de fazer: o gargalo é a ciência de materiais, não a teoria.

    Em que se apoia

    Onde entra no currículo

    Fusão por confinamento em rede: o substrato de energia